• 한국가스학회지
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• 제18권1호
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• pp.17-24
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• 2014

LNG 저장탱크는 초저온($-162^{\circ}C$)의 액화천연가스(LNG)를 저장하는 시설로서 안전성이 크게 요구되는 시설물이다. LNG를 저장하는 내조에 문제가 일어나 LNG 누출이 발생했을 경우를 대비하여 종래에는 LNG 저장탱크 외부에 방류둑을 설치하게 되어 있었다. 하지만 이는 부지 활용도를 떨어뜨리고 저장탱크 건설비를 증가시키는 등의 문제점이 있어 근래 들어 저장탱크 벽체를 초저온에 견딜 수 있는 구조로 바꾸는 완전방호식 저장탱크를 제작함으로서 방류둑 설치를 하지 않고 있다. 탱크 벽체를 초저온에 견딜 수 있는 구조로 만드는 방법은 크게 두 가지가 있다. 하나는 초저온에 견딜 수 있는 철근을사용하여 LNG 탱크 벽체 콘크리트를 제작하는 방법이며 다른 하나는 LNG 탱크 벽체 콘크리트 내부 표면에 초저온에 견딜 수 있는 스프레이 폴리우레탄 폼 등의 제품을 적용하여 내조로부터 LNG의 누출이 발생하여도 콘크리트 표면온도가 정해진 기간 동안 일정 온도 이하로 낮아지지 않도록 하는 방법이다. 최근 국내에 서 건설하는 모든 LNG 저장탱크는 경제적이고 적용방법이 간단한 스프레이 폼을 사용하여 LNG 저장탱크 벽체의 저온 안전성을 강화하고 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.57-73
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• 2004

Pilot LNG Tank에서 LNG가 누출되어 화재가 발생할 경우의 정량적 안전성 평가를 고장수목법을 이용하여 4가지 형태의 주요 시나리오를 도출하고 이에 대한 분석을 수행하였다. 첫째 방출관에서 누출할 경우에 특정 Low Flammable Limit(LFL)반경은 형성하지 않았으며, 둘째는 탱크파손으로 인한 LNG 유출이라는 최악의 시나리오 분석을 수행하였고, 그 결과를 살펴보면 총 누출량이 같더라도 시간에 따라 여러 가지 확산범위가 나타남을 확인할 수 있었다. 셋째는 inlet/outlet파이프의 손상으로 인한 누출로 10달과 타분 두 경우에 대해 분석하였으나, 각각의 경우 LFL의 반경은 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서, 이와 같은 LNG누출 사고의 경우 초기 방출량의 크기가 확산의 주요 인자임을 알 수 있었다. 넷째는 방류둑에서 LNG배관이 파손될 경우 LFL의 크기를 산출하였다. 한편 복사열 및 불꽃의 크기에 대한 피해결과 분석을 동시에 수행하였다.

• 한국가스학회지
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• 제8권4호
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• pp.1-7
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• 2004

본 연구에서는 멤브레인식 LNG 저장탱크의 누설 안전성을 목재와 PUF로 구성된 단열재 및 예응력 콘크리트(PC) 재질이 균일하다는 가정하에 열저항 평형온도 효과를 고려하여 유한요소법(FEM)으로 해석하였다. FEM 계산결과에 따르면, 목재와 PUF로 구성된 단열재 구조물은 누설 LNG에 의해 구조물 자체가 먼저 파손되므로 누설 안전성을 보장할 수 없다. 그러나, 내부탱크와 단열재가 동시에 파손되어도 외부탱크 PC 구조물은 강도 안전성을 확보하고 있으므로 누설 LNG를 최소 10일 정도는 안전하게 지연시킬 수 있어 멤브레인식 LNG 저장탱크 시스템의 누설 안전성은 확보될 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권10호
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• pp.1644-1650
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• 2001

Mechanical properties of domestic 374 stainless steel have been evaluated fur membrane material used in LNG storage tank. LNG tank is operated around -162$^{\circ}C$. The temperature of membrane depends on LNG level. Accordingly, the membrane material is deteriorated by variation of liquid pressure and temperature. Tensile test and fatigue life test were performed at room temperature and -l62$^{\circ}C$ per code requirements. Especially the biaxial fatigue life test was conducted with shaped membrane sheet at a thermal strain of $\Delta$T=190$^{\circ}C$ The test results obtained with the domestic 304 stainless steel showed better properties compared to the values required by code.

• 한국가스학회지
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• 제14권6호
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• pp.27-30
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• 2010

본 논문은 LNG 냉열에너지를 이용한 지역집단 냉방에너지 시스템을 공급하기 위한 시스템 공정설계에 관한 연구이다. 새로이 개발한 LNG 냉방시스템은 여러 개의 열교환기, LNG 저장탱크, 열매체 저장탱크, 여러 개의 냉열에너지 저장탱크, 가스냉방기, 압축기, 정압기, 저온 및 고온에너지 공급배관 등으로 구성되도록 설계하였다. 또한, 가스냉방기는 여름철에 도시가스 소모량에 의해 충분하지 못한 LNG 냉열에너지를 안정적으로 공급하기 위해 설치되었다. 냉방에너지 공급시스템은 공기라는 열매체와 200kcal/kg의 냉열에너지를 가진 LNG 사이의 열교환 작용에 의해 냉방에너지를 공급하는 효율성과 안전성을 함께 갖추고 있다. 또한, LNG 냉열에너지를 이용한 지역집단 냉방에너지 공급시스템은 공기중으로 CO2나 프레온 가스를 방출하기 않는다는 장점을 간고 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.685-693
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• 2016

LNG 저장탱크의 외조는 콘크리트 부재로 수직 방향 및 원환 방향 프리스트레싱 벽체 구조인데, 저장탱크의 대형화가 이루어짐에 따라 프리스트레싱 구간이 길어지고 그에 따른 극한 하중을 받는 LNG 저장탱크의 거동에 대한 분석이 필요하다. 본 연구는 주요 사회기반시설구조물의 하나인 LNG 저장탱크에 테러와 같은 폭발 사고가 발생하였을 때 안전성 향상을 위하여 폭발 저항 성능에 대한 분석연구를 수행하였다. 해석은 유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 270,000kL급 LNG 저장탱크 외조의 TNT 폭발에 대한 거동을 평가해보고자 한다. 또한 TNT 폭발량에 따른 폭발에 대한 LNG 저장탱크의 거동 비교를 통해 구조물의 안전성 및 사용성을 평가해보고자 한다. 이 연구의 결과를 통해 폭발량에 따른 구조물에 거동 변화를 확인하고, 설계 시 안전성 기준 및 검토의 보조자료로 활용할 수 있도록 한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.393-405
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• 2017

This paper deals with the buckling strength of the skirt structure in the spherical LNG carriers. The spherical cargo tank systems consist of spherical tank, skirt, tank cover, pump tower, etc. The skirt supports the spherical cargo tank and is connected with ship hull structure. It is designed to act as a thermal brake between the tank and the hull structure by reducing the thermal conduction from the tank to the supporting structure. It is built up of three parts, upper aluminum part, middle stainless steel part and lower carbon steel part. The 150K spherical LNG carrier was designed and carried out the strength verification under Classification Societies Rule. The design loads due to acceleration, thermal distribution, self-weight and cargo weight were estimated considering requirements of the Class Rule and numerical simulation analyses. Based on the obtained design loads and experienced project data, the initial structure scantling was carried out. To verify the structural integrity, theoretical and numerical analyses were carried out and strength was evaluated aspect of buckling capacity. The results by LR and DNV design code are shown and discussed.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.339-345
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• 2012

최근 안정성 및 경제성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크(full-containment LNG storage tank)의 대안으로 검토되고 있는 멤브레인 LNG 저장탱크(membrane LNG storage tank)에 대해서 정량적 위험성 평가 방법(QRA; Quantitative Risk Analysis)과 유한요소해석법(FEM; Finite Element Method)을 통하여 안전성 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 유한요소해석법(FEM)을 통한 구조안전성 평가에서 140,000 $m^3$ 저장용량을 갖는 LNG 저장탱크의 두 가지 모델은 저장탱크 시스템에 대한 강도 안전성과 누출 안전성 측면에서 해석한 결과에 의하면 모두 안전한 것으로 평가되었다. 또한, 고장수목분석(FTA; Fault Tree Analysis)을 통하여 멤브레인 LNG 저장탱크에 안전성을 강화하기 위해 설계 초기모델에 안전장치로서 멤브레인 바닥부의 충격흡수장치(impact absorber structure), 1차 멤브레인 저장 파손 시 콘크리트 외부탱크(outer tank) 코너부(corner part)의 열충격(thermal stress)을 감소시킬 수 있는 열보호장지(secondary barrier) 및 펌프 낙하 시 안전장치로서 펌프캐쳐(pump catcher)를 보완하고 평가하였다. 결론적으로 개선된 멤브레인 LNG 저장탱크는 안전성 측면에서 완전방호식 LNG 저장탱크와 대등하다는 결론을 도출할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제25권4호
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• pp.445-466
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• 2007

As the LNG (Liquefied Natural Gas) tank contains cryogenic liquid, realistic thermal analyses are of a primary importance for a successful design. The structural details of the LNG tank are so complicated that some strategies are necessary to reasonably predict its temperature distribution. The proposed heat transfer model can consider the beneficial effects of insulation layers and a suspended deck on temperature distribution of the outer concrete tank against cryogenic conditions simply by the boundary conditions of the outer tank model. To this aim, the equilibrium condition or heat balance in a steady state is utilized in a various way, and some aspects of heat transfer via conduction, convection and radiation are implemented as necessary. Overall thermal analysis procedures for the LNG tank are revisited to examine some unjustifiable assumptions of conventional analyses. Concrete and insulation properties under cryogenic condition and a reasonable conversion procedure of the temperature-induced nonlinear stress into the section forces are discussed. Numerical examples are presented to verify the proposed schemes in predicting the actual temperature and stress distributions of the tank as affected by the cryogenic LNG for the cases of normal operation and leakage from the inner steel tank. It is expected that the proposed schemes enable a designer to readily detect the effects of insulation layers and a suspended deck and, therefore, can be employed as a useful and consistent tool to evaluate the thermal effect in a design stage of an LNG tank as well as in a detailed analysis.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1543-1548
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• 2011

본 연구에서는 대용량 액화천연가스(LNG 즉 Liquefied Natural Gas) 저장탱크의 앵커스트랩(anchor strap)의 설계를 위한 구조해석이 수행되었다. 본 논문에 고려된 LNG 저장탱크는 반경이 40m 의 완전방호식 저장탱크로 크게 외조와 내조로 구성되고, 둘 사이의 공간은 단열재인 블랑켓과 펄라이트로 채워져있다. 앵커스트랩은 내조, 외조 및 코너프로텍션과 연결되어 있어 지진하중에 의한 내조의 파손을 방지하는 역할을 한다. 본 연구에서는 앵커스트랩만 고려한 단일모델과 실제 형상을 고려하여 앵커스트랩, 내조, 외조 및 코너프로텍션을 동시에 고려한 확장모델에 대해서 각각 유한요소해석을 수행하여 비교, 분석하였다. 하중조건으로는 LNG 의 유출상태 및 지진하중을 고려한 다섯 가지 경우를 고려하였고, 각 하중조건에 대한 두 모델의 Tresca 응력분포를 구하여 설계기준과 비교해 보았다.